Elektromagnetischer Schwingkreis

Aufbau und Funktion

• Skizze: Kondensator und Spule in Reihe geschaltet.
• Ablauf:
  • Kondensator wird geladen → elektrisches Feld entsteht.
  • Ladung fließt über die Spule → magnetisches Feld entsteht.
  • Elektrisches Feld verschwindet, wenn Ladung ausgeglichen ist.
  • Magnetisches Feld bewirkt durch Selbstinduktion einen umgekehrten Ladungsfluss.
  • Strom fließt zurück, neues elektrisches Feld entsteht in entgegengesetzter Richtung.
  • Zyklus wiederholt sich, bis auf der Kondensatorplatte wieder Ladung gespeichert ist.

Hauptmerkmale

• Wechselspiel: Ladung auf Kondensatorplatten und Stromfluss durch die Spule.
• Wechsel von elektrischen und magnetischen Feldern.
• Erzeugung einer elektromagnetischen Welle.

Wichtige Gleichungen

• Periodendauer: ( T = 2\pi \sqrt{LC} )
  • ( L ): Induktivität der Spule, ( C ): Kapazität des Kondensators.
• Frequenz: ( f = \frac{1}{T} )
• Maximaler Strom und Spannung:
  • ( U_{max} = I_{max} \sqrt{\frac{L}{C}} )
  • Maximaler Strom fließt durch die Spule, maximale Spannung über dem Kondensator.
• Energie im Schwingkreis:
  • ( E_{max} = \frac{1}{2} C U_{max}^2 )
  • Energie wechselt zwischen Kondensator (elektrische Energie) und Spule (magnetische Energie).

Verbesserungen des Abstrahlverhaltens

• Schwingkreis verformen: Kapazität und Induktivität verkleinern → höhere Frequenzen und geringere Verluste.
• Dipol-Antenne: Primitive Form, strahlt elektromagnetische Wellen im GHz-Bereich ab.

Ausbreitungsgeschwindigkeit

• Formel: ( c = \frac{1}{\sqrt{\mu \cdot \varepsilon}} )
  • ( \mu ): Permeabilität, ( \varepsilon ): Elektrizitätszahl.
  • Im Vakuum: ( c = \frac{1}{\sqrt{\mu_0 \cdot \varepsilon_0}} ) entspricht der Lichtgeschwindigkeit.

Zusammenfassung

• Einen elektromagnetischen Schwingkreis zeichnen und dessen Funktion erklären können.
• Vier wichtige Formeln für den Schwingkreis und die Ausbreitungsgeschwindigkeit kennen.
• Grundlagen für das Physik-Abitur.

Hinweis

• Tipps fürs Mathe-Abitur sind ebenfalls verfügbar. Teilen Sie diese Informationen mit Freunden über soziale Medien.

Verabschiedung: Viel Erfolg beim Lernen und in den Prüfungen!